CN110321660B - 一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法 - Google Patents

一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110321660B
CN110321660B CN201910638390.8A CN201910638390A CN110321660B CN 110321660 B CN110321660 B CN 110321660B CN 201910638390 A CN201910638390 A CN 201910638390A CN 110321660 B CN110321660 B CN 110321660B
Authority
CN
China
Prior art keywords
impeller
outlet
inlet
flow
lift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910638390.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110321660A (zh
Inventor
赖吕海
陈柱
王建明
罗定旗
陈瑶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Water Turbine Works Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Water Turbine Works Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Water Turbine Works Co Ltd filed Critical Chongqing Water Turbine Works Co Ltd
Priority to CN201910638390.8A priority Critical patent/CN110321660B/zh
Publication of CN110321660A publication Critical patent/CN110321660A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110321660B publication Critical patent/CN110321660B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，所述方法包括如下步骤：1）确定叶轮基本几何尺寸；2）对叶轮进、出口三角形关系初定；3）利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流场分析，得到流量、扬程和效率关系；4）调整叶轮进、出口安放角；5）建立叶轮、蜗壳三维模型；6）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7）调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8）得到不同角度组合；9）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10）得到最终叶轮几何参数。本发明具有设计原理简明、计算方便快捷的优点，采用它能够提高设计效率，使得设计出来的混流泵叶轮运行效率得到提高，节约了成本。

Description

一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法
技术领域
本发明涉及一种混流泵叶轮设计方法，特别是一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法。
背景技术
目前，大型混流泵主要应用于输送大流量、低扬程的介质。叶轮的设计方法有相似换算法、速度系数法等；其中，相似换算法需要有优秀的模型，由于混流泵应用工况的不同，较难找到合适高效的叶轮模型进行相似设计；而速度系数法设计叶轮，按照经验公式确定叶片进出口角，通过保角变换设计，较难获得精准的叶片进出口角及叶片型线，叶轮效率不高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能使得叶轮效率得到提高的径向出水大型混流泵叶轮设计方法。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，所述方法包括如下步骤：1）确定叶轮基本几何尺寸；2）对叶轮进、出口三角形关系初定；3）利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流程分析，得到流量、扬程和效率关系；4）调整叶轮进、出口安放角；5）建立叶轮、蜗壳三维模型；6）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7）调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8）得到不同角度组合；9）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10）得到最终叶轮几何参数。
其中，在所述步骤1）中，通过叶轮的外形尺寸确定输入流量、扬程、转速参数，按照速度系数法计算得出叶轮的进、出口基本尺寸，校核流道过水断面面积变化规律。
其中，在所述步骤2）中，
首先计算水流绝对速度V1和圆周速度U1得到叶轮进口速度三角关系：
Figure 306164DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，W1为相对速度
β1为进口安放角度
D1为叶轮进口直径
n为叶轮转速
然后计算出口绝对速度V2和轴面分速度Vm2得到叶轮出口速度三角关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，Vu2为圆周分速度
U2为出口圆周速度
β2为出口安放角度。
其中，在所述步骤4）中，根据叶轮进、出口速度三角关系，对叶片进、出口边的安放角β1及β2进行调整计算，得到不同工况下，叶片不同轴面流线上的进、出口边安放角组合，得到较小值动扬程Hd的叶轮设计参数。
进一步，在所述步骤7）-10）中具体方法如下：1）根据前六步中的分析数据，调整叶轮叶片各轴面流线上安放角β2的大小，使叶片出水流速变化方向与蜗壳型线方向匹配；2）利用计算流体力学分析软件分析各工况点的流量、扬程、效率，再次调整叶片进、出口安放角，使混流泵在运行工况点效率得到最优值；3）对运行工况区内不同流程和扬程点的计算分析，调整得到运行工况区内不同流量和扬程点时具有一高效点的安放角；4）将以上计算得到安放角组合汇总分析，在满足给定混流泵设计参数条件下，优选叶轮的进、出口角参数，对叶轮重新三维建模，与蜗壳联合进行计算流体力学分析，得到运行工况区内流量、扬程变化平稳、高效区宽广的叶轮设计参数。
由于采用了上述技术方案，本发明具有设计原理简明、计算方便快捷的优点，采用它能够提高设计效率，使得设计出来的混流泵叶轮运行效率得到提高，节约了成本。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明使用的叶轮进口速度三角关系示意图；
图2为本发明的调整后叶轮出口速度三角关系示意图；
图3为本发明的调整后叶片各流线进出口角示意图；
图4为本发明匹配后叶片、叶轮与蜗壳结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1：一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，所述方法包括如下步骤：1）确定叶轮基本几何尺寸；2）对叶轮进、出口三角形关系初定；3）利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流程分析，得到流量、扬程和效率关系；4）调整叶轮进、出口安放角；5）建立叶轮4、蜗壳5三维模型；6）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7）调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8）得到不同角度组合；9）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10）得到最终叶轮几何参数。
其中，在所述步骤1）中，通过叶轮的外形尺寸确定输入流量、扬程、转速参数，按照速度系数法计算得出叶轮的进、出口基本尺寸，校核流道过水断面面积变化规律。
进一步，如图1所示，在所述步骤2）中，首先计算水流绝对速度V1和圆周速度U1得到叶轮进口速度三角关系：
Figure 206993DEST_PATH_IMAGE002
Figure 252309DEST_PATH_IMAGE003
其中，W1为相对速度
β1为进口安放角度
D1为叶轮进口直径
n为叶轮转速
如图2所示，然后计算出口绝对速度V2和轴面分速度Vm2得到叶轮出口速度三角关系：
Figure 178677DEST_PATH_IMAGE005
Figure 71678DEST_PATH_IMAGE007
其中，Vu2为圆周分速度
U2为出口圆周速度
β2为出口安放角度。
如图3所示，其中，在所述步骤4）中，根据叶轮4进、出口速度三角关系，对叶片6进、出口边的安放角β1及β2进行调整计算，得到不同工况下，叶片6不同轴面流线1上的进、出口边2、3安放角组合，得到较小值动扬程Hd的叶轮设计参数。
如图4所示，进一步，在所述步骤7）-10）中具体方法如下：1）根据前六步中的分析数据，调整叶轮叶片各轴面流线1上安放角β2的大小，使叶片6出水流速变化方向与蜗壳型线方向匹配；2）利用计算流体力学分析软件分析各工况点的流量、扬程、效率，再次调整叶片6进、出口安放角，使混流泵在运行工况点效率得到最优值；3）对运行工况区内不同流程和扬程点的计算分析，调整得到运行工况区内不同流量和扬程点时具有一高效点的安放角；4）将以上计算得到安放角组合汇总分析，在满足给定混流泵设计参数条件下，优选叶轮的进、出口角参数，对叶轮重新三维建模，与蜗壳联合进行计算流体力学分析，得到运行工况区内流量、扬程变化平稳、高效区宽广的叶轮设计参数。

Claims (4)

1.一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：1)确定叶轮基本几何尺寸；2)对叶轮进、出口三角形关系初定；3)利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流场分析，得到流量、扬程和效率关系；4)调整叶轮进、出口安放角；5)建立叶轮、蜗壳三维模型；6)利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7)调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8)得到不同角度组合；9)利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10)得到最终叶轮几何参数；
在所述步骤2)中，
首先计算水流绝对速度V1和圆周速度U1得到叶轮进口速度三角关系：
Figure FDA0003890409290000011
Figure FDA0003890409290000012
其中，W1为相对速度
β1为进口安放角度
D1为叶轮进口直径
n为叶轮转速
然后计算出口绝对速度V2和轴面分速度Vm2得到叶轮出口速度三角关系：
Figure FDA0003890409290000013
vm2＝(u2-vu2)tanβ2
其中，Vu2为圆周分速度
U2为出口圆周速度
β2为出口安放角度。
2.如权利要求1所述的径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是：在所述步骤1)中，通过叶轮的外形尺寸确定输入流量、扬程、转速参数，按照速度系数法计算得出叶轮的进、出口基本尺寸，校核流道过水断面面积变化规律。
3.如权利要求2所述的径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是：在所述步骤4)中，根据叶轮进、出口速度三角关系，对叶片进、出口边的安放角β1及β2进行调整计算，得到不同工况下，叶片不同轴面流线上的进、出口边安放角组合，得到较小值动扬程Hd的叶轮设计参数。
4.如权利要求3所述的径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是，在所述步骤7)-10)中具体方法如下：1)根据前六步中的分析数据，调整叶轮叶片各轴面流线上安放角β2的大小，使叶片出水流速变化方向与蜗壳型线方向匹配；2)利用计算流体力学分析软件分析各工况点的流量、扬程、效率，再次调整叶片进、出口安放角，使混流泵在运行工况点效率得到最优值；3)对运行工况区内不同流程和扬程点的计算分析，调整得到运行工况区内不同流量和扬程点时具有一高效点的安放角；4)将以上计算得到安放角组合汇总分析，在满足给定混流泵设计参数条件下，叶轮的进、出口角参数，对叶轮重新三维建模，与蜗壳联合进行计算流体力学分析，得到运行工况区内流量、扬程变化平稳、高效区宽广的叶轮设计参数。
CN201910638390.8A 2019-07-16 2019-07-16 一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法 Active CN110321660B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910638390.8A CN110321660B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910638390.8A CN110321660B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110321660A CN110321660A (zh) 2019-10-11
CN110321660B true CN110321660B (zh) 2023-02-07

Family

ID=68123599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910638390.8A Active CN110321660B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110321660B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111581870B (zh) * 2020-06-04 2023-04-07 重庆水轮机厂有限责任公司 一种用于轴流转浆式水轮机固定导叶设计方法
CN111922283A (zh) * 2020-08-18 2020-11-13 临城县水泵产业技术研究院 一种潜水电泵模具的快速成型方法
CN111966956B (zh) * 2020-08-25 2024-01-26 河北省水资源研究与水利技术试验推广中心 一种井用多级潜水泵扬程及流量的计算方法
CN112069619B (zh) * 2020-09-07 2021-10-19 西安交通大学 一种铅冷快堆核主泵的水力性能优化设计方法
CN118153224B (zh) * 2024-03-08 2024-10-11 江苏大学 一种提高水泵能量转换能力的新型叶轮设计方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1115011A (zh) * 1994-05-23 1996-01-17 株式会社荏原制作所 带可变角度导流器的涡轮机
CN104279180A (zh) * 2014-09-09 2015-01-14 兰州水泵总厂 一种双吸叶轮

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007263000A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Kubota Corp 樹脂部品を有するポンプ及びポンプ用樹脂部品の製造方法
CN102062118A (zh) * 2011-01-07 2011-05-18 江苏大学 一种高比转数离心泵叶轮设计方法
CN103047173B (zh) * 2011-10-12 2015-02-18 中国石油化工股份有限公司 获得离心泵蜗壳的高效低噪叶轮方法
CN103047174B (zh) * 2012-12-26 2015-09-30 合肥通用机械研究院 高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法
CN103352868B (zh) * 2013-07-12 2016-06-29 武汉大学 离心泵叶轮水力设计方法及设计的离心泵叶轮
JP2016109082A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 三菱重工業株式会社 羽根車およびターボ機械
CN105179303B (zh) * 2015-10-24 2017-05-24 扬州大学 一种轴流泵叶轮全工况设计方法
CN106650105B (zh) * 2016-12-25 2020-04-24 宁波至高点工业设计有限公司 一种混流泵叶轮的设计方法
CN107596468A (zh) * 2017-10-19 2018-01-19 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种离心式心脏泵叶轮
CN107917099B (zh) * 2017-12-11 2019-08-02 江苏大学 一种离心泵叶轮水力变型设计方法
CN108869386B (zh) * 2018-05-24 2020-06-09 江苏大学 一种改善叶片轮缘空蚀的混流泵叶轮结构

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1115011A (zh) * 1994-05-23 1996-01-17 株式会社荏原制作所 带可变角度导流器的涡轮机
CN104279180A (zh) * 2014-09-09 2015-01-14 兰州水泵总厂 一种双吸叶轮

Also Published As

Publication number Publication date
CN110321660A (zh) 2019-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110321660B (zh) 一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法
Tan et al. Performance of centrifugal pumps running in reverse as turbine: Part Ⅱ-systematic specific speed and specific diameter based performance prediction
US10474787B2 (en) Method for designing centrifugal pump and mixed flow pump having specific speed of 150-1200
Chakraborty et al. Numerical Studies on Effects of Blade Number Variationson Performance of Centrifugal Pumps at 4000 RPM
CN113958519B (zh) 一种基于中间面的离心叶轮不同形状叶片自动生成方法
WO2019136921A1 (zh) 轴流式pat发电模式最优效率点参数和性能曲线预估方法
CN107092763B (zh) 具有可铸造性的透平机械叶轮的三维设计方法
CN104047890B (zh) 一种轴流式低扬程前置诱导轮的设计方法
CN103277326A (zh) 多翼式通风机
CN100370148C (zh) 透平压缩流体机械的叶片型线优化设计方法
CN108757516B (zh) 一种离心风机设计优化方法
Mohammadi et al. Analysis of effect of impeller geometry including blade outlet angle on the performance of multi-pressure pumps: Simulation and experiment
CN113221264A (zh) 海水淡化泵流道式导叶结构设计优化方法
CN106971019B (zh) 一种高比转速轴流泵导叶水力设计方法
CN110610034A (zh) 一种混流式水轮机水力特性的生成方法
CN113239497B (zh) 一种离心泵叶轮入口安放角确定方法及系统
CN103953489B (zh) 一种用于直驱冷却塔风机的径流式水轮机转轮
CN108708875B (zh) 一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法
CN109578323B (zh) 一种离心泵叶轮叶片包角的设计方法
CN113361028A (zh) 一种蜗壳二维设计方法
CN203770009U (zh) 一种用于直驱冷却塔风机的径流式水轮机转轮
Wang et al. Determination of special impeller diameter for pump as turbine and its effects on turbine performance
CN1530555A (zh) 多级电动泵组
CN118313231A (zh) 一种水泵水轮机叶轮出口安放角的计算方法
CN106382256A (zh) 流量系数0.0293管线压缩机模型级及叶轮设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant